物联网技术基础(第二章)

它们自动采集到中央信息系统，实现物品（商品）的识别，进而通过开放式的计算机
网络实现信息交换和共享，实现对物品的“透明”管理。
RFID既可以看做是一种设备标识技术，也可以归类为短距离传输技术，在本书中更
倾向于前者。
物联网的关
键技术
第二节 物联网的关键技术
02 RFID技术
工作原理
电子标签进入读写器产生的磁场后，读 写器发出的射频信号，凭借感应电流所获 得的能量发送出存储在芯片中的产品信息 （无源标签或被动标签），或者主动发送 某一频率的信号（有源标签或主动标签）； 读写器读取信息并解码后，送至中央信息 系统进行有关数据处理。
感知层
感知层主要用于采集物理世界中发生的物理事件和数据，包括各类物理量、标识、音频和视频数 据等。物联网数据采集涉及的技术有多种，主要包括传感器、RFID、多媒体信息采集、实时定位等。 传感器网络组网和协同信息处理技术实现传感器、RFID等数据采集技术所获取数据的短距离传输、 自组织组网及多个传感器对数据的协同信息处理过程。
物联网的关 键技术
2 通信与网络技术
第二节 物联网的关键技术
1 感知与识别技术
物联网与传统网络的主要区别在于，物联网扩大了传统网 络的通信范围，即物联网不仅仅局限于人与人之间的通信， 还扩展到人与物、物与物之间的通信。 感知与识别是物联网技术了解外界的触角，感知层是整个 感知与识别技术的综合体。在感知层中利用最多的是RFID、 传感器、摄像头和GPS等技术，感知层的目标是利用上述 诸多技术形成对客观世界的全面感知。
可以看到现实世界的物品未必能满足这些要求，这就需要特定物联网设备的帮助才能满足以上 条件，并加入物联网。物联网设备具体来说就是嵌入式系统、传感器、RFID等。
第二节 物联网的关键技术
第 22 页
1 感知与识别技术
物联网感知层解决的就是人类世界和物理世界的数据获取问题，包括以下几点：
物理量
标识
音频
视频数据
第二节 物联网的关键技术
01 传感器技术
第 28 页
传感器
传感器的分类方法多种多样，比较常用的有按传感器的 物理量、工作原理、输出信号的性质这3种方式来分类。 此外，按照是否具有信息处理功能来分类的意义越来越 重要，特别是在未来的物联网时代。按照这种分类方式， 传感器可分为一般传感器和智能传感器。
协同信息 处理技术
传感器网络 中间件技术
层
数据采集
传感器
二维条码
RFID
多媒体信息
网络管理
在以上三层之外，还包括一些公共技术，它们是管理和保障物联网整体性能的技术，包括网络管 理、QoS（Quality of Service，服务质量）管理、安全技术、标识解析等。
第一节 物联网的体系结构
第 12 页
感知层处于三层体系结构的最底层，是物联网发展和应用的基础，具有物联网全面 感知的核心能力。作为物联网的最基本一层，感知层具有十分重要的作用。
第二节 物联网的关键技术
第 23 页
1 感知与识别技术
感知层一般包括数据采集和数据短距离传输两部分。 数据采集
数据短距离传输
数据采集是通过传感器、 摄像头等设备采集外部物 理世界的数据，信息获取 与物品的标识符相关。其 次，信息获取与数据采集 技术相关，数据采集技术 主要有自动识别技术和传 感技术。
第二节 物联网的关键技术
02 RFID技术
第 33 页
2
RFID 系统
读写器（Reader）
读写器是将约定格式的待识别物品的标识信 息写入电子标签的存储区中（写入功能），或 在读写器的阅读范围内以无接触的方式将电子 标签内保存的信息读取出来（读出功能）。
第二节 物联网的关键技术
02 RFID技术
03
物联网应用系统的功能分 配有一个完整认识
第5 页
熟练掌握物联网各功能环节 02 在物联网整体应用体系中的
作用和地位
第6 页
物联网时代到来：未来三种职业最吃香
s 首席物联网官
第7 页
1 PART ONE 物联网的体系结构
第一节 物联网的体系结构
第8 页
物联网的价值在于让物体也拥有了“智慧”，从而实现人与物、物与物之间的沟 通，物联网的特征在于感知、互联和智能的叠加。但是由于物联网发展过程中不同 机构、组织、国家对于物联网的发展仍处于无序阶段，所以国际上对物联网没有统 一的说法，但在物联网体系结构方面基本上统一了认识，认为物联网主要由感知层、 网络层和应用层组成。
网络层
第一节 物联网的体系结构
第 13 页
网络层不单单是互联网功能，它能够实现更加广泛的互联功能。在理想的物联网中，网络层可以 把感知层感知到的信息无障碍、高可靠性、高安全性地传输。为了实现这一宏伟目标，需要传感器 网络与移动通信技术、互联网技术等相融合。经过多年的发展，移动通信技术、互联网技术都已经 比较成熟，基本上可以满足要求。当然，随着技术的发展，这些功能将会更加完善。
感知层
网络层
支撑层
应用层
应用层 支撑层 网络层 感知层
第一节 物联网的体系结构
第 16 页
运营平台
信息中心
内容服务
专家系统 ……
物
联
网
智能处理
分布式计算
云计算
管理系统 及数据库
……
四 层
结
构
互联网
移动网络
无线网络
卫星 ……
示 意
图
射频识别 传感器网络 短距离无线网络 定时定位 ……
第一节 物联网的体系结构
数据短距离传输是通过蓝 牙、红外、ZigBee、工 业现场总线等短距离有线 或无线传输技术进行协同 工作或者传递数据到网关 设备，负责将信息在终端 装置和网关之间双向传送。
第二节 物联网的关键技术 1 感知与识别技术
第 24 页
01 02 03 04 05
传感器技术
RFID技术
条码技术
ZigBee技术
公共中间件 信息开放平台 云计算平台 服务支撑平台
公共技术 标识解析
移动通信、互联网及其他专网
网
异构网融合 资源和存储管理
专用网
远程监控
络
层 下一代承载网 M2M无线接入 移动通信网 互联网
安全技术
网络层与感知层互通
传感网络组网并协同信息处理
QoS管理
感
低速和中高速短 距离传输技术
知
自组织组网 技术
第 36 页
02
第二节 物联网的关键技术
RFID技术
无需接触
适应各种工作环境
可实现高速
第 20 页
延伸阅读
第二节 物联网的关键技术
第 21 页
物联网是一个层次化的网络。物联网在传统网络的基础上，从原有网络用户终端向“下”延伸 和扩展，扩大通信的对象范围，即通信不仅仅局限于人与人之间的通信，还扩展到人与现实世界 的各种物体之间的通信。
这里的“物”并不是自然物品，而是要满足一定的条件才能够被纳入物联网的范围，例如有相 应的信息接收器和发送器、数据传输通路、数据处理芯片、操作系统、存储空间等，遵循物联网 的通信协议，在物联网中有可被识别的标识。
第一节 物联网的体系结构
第 14 页
应用层
应用层主要包含支撑平台和应用服务。应用支撑平台子层用于支撑跨行业、跨应用、跨系统之间 的信息协同、共享、互通的功能。应用服务子层包括智能家居、智能电网、智能交通、智能物流等 行业应用。
wenku.baidu.com
智能家居
智能电网
智能交通
智能物流
。。。。。。
第一节 物联网的体系结构
第 15 页
还有一些单位或者机构将物联网结构定义为四层，即感知层、网络层、支撑层和应用层。四层结构 的内容与三层结构基本一致，只是划分不一样，它们主要的区别是四层结构中支撑层在高性能计算机 技术的支撑下，将网络内海量的信息资源通过计算整合成一个互联互通的大型智能网络，为上层服务 管理和大规模行业应用建立一个高效、可靠、可信的支撑技术平台。
物联网技术基础
第3 页
目录
01
物联网的体系结构
02
物联网的关键技术
03
物联网关键技术的行业应用
第4 页
01 理解物联网的体系结构，对物联网 组成有一个基本认识
02 了解物联网中的各种核心关键技术
03 了解物联网关键技术的行业应用 情况。
能够说出物联网各功 01 能环节的应用模式
能够根据实际应用需求对
第二节 物联网的关键技术
第 30 页
02
RFID技术
RFID是射频识别（Radio Frequency Identification）的英文缩写，是20世 纪90年代开始兴起的一种自动识别技术，它利用射频信号通过空间电磁耦合实 现无接触信息传递并通过所传递的信息实现物体识别。
第二节 物联网的关键技术
似于人的大脑，但仅有大脑而没有感知外界信息的“五官”显然是不够的，计算机也需要它们
的“五官”——传感器。
物联网的关
键技术
第二节 物联网的关键技术
第 26 页
01 传感器技术
传感器是一种检测装置，能感受到被检测的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变 换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控 制等要求，如下图所示，它是实现自动检测和自动控制的首要环节。
第 34 页
RFID 系统
3
天线（Antenna）
天线用于发射和接收射频信号，往往内置 在电子标签和读写器中。
第二节 物联网的关键技术
第 35 页
小提示
RFID是一种能够让物品“开口说话”的技术，也是物联网感知层的一个关键技术。
在物联网中，RFID标签中存储着规范而具有互用性的信息，通过有线或无线的方式把
目前，传感器技术已渗透到科学和国民经 济的各个领域，在工农业生产、科学研究及 改善人民生活等方面，起着越来越重要的作 用。
一般传感器
采集的信息需要 计算机进行处理
02
智能传感器
自带的微处理器 具有采集、处理、 交换信息的能力， 具有数据精度高、 可靠性高、稳定 性强、信噪比高、 分辨力高、自适 应性强、性价比 低等特点。
蓝牙技术
第二节 物联网的关键技术
第 25 页
01 传感器技术
在物联网中，传感器主要负责接收物品“讲话”的内容。传感器技术是从自然信源获取信息
并对获取的信息进行处理、变换、识别的一门多学科交叉的现代科学与工程技术，它涉及传感
器、信息处理和识别的规划设计、开发、制造、测试、应用及评价改进活动等内容。计算机类
右图为一个农业生产中 的物联网连接示意图。 通过这张图，可以对物 联网的技术体系框架有 一个更加深入的认识。
第 17 页
温 室 大 棚 的 物 联 网 连 接 示 意 图
第 18 页
2 PART TWO 物联网的关键技术
第二节 物联网的关键技术 感知与识别技术 1
第 19 页
信息处理与服务技术 3
第一节 物联网的体系结构
第9 页
物联网各层的关系可以这样理解
感知层
感知层相当于人体的皮肤和五官，它利用RFID、摄像头、传感 器、GPS、二维码等随时随地识别和获取物体的信息。
网络层
网络层相当于人体的神经中枢和大脑，它通过移动通信网络与 互联网的融合，将物体的信息实时准确地传递出去。
应用层
应用层相当于人的社会分工，它与行业需求相结合，对感知层得 到的信息进行处理，实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理 等实际应用。
第二节 物联网的关键技术
第 29 页
01 传感器技术
01
传感器是摄取信息的关键器件，是不可缺 少的信息采集手段，也是采用微电子技术改 造传统产业的重要方法，对提高经济效益、 科学研究与生产技术的水平有着举足轻重的 作用。
传感器技术水平高低，不但直接影响信息 技术水平，而且还影响信息技术的发展与应 用。
各
种
类 型
压力传感器 霍尔传感器
电压传感器 电流传感器 气敏传感器
的
传
感
器
温湿度传感器 振动传感器 压电加速度传感器 无线温度传感器 光敏传感器
第二节 物联网的关键技术
第 27 页
小提示
在物联网系统中，对各种参量进行信息采集和简单加工处理的设备，被称为物联网传感器。 传感器可以独立存在，也可以与其他设备以一体方式呈现，但无论哪种方式，它都是物联网 中的感知和输入部分。在未来的物联网中，传感器及其组成的传感器网络将在数据采集前端 发挥重要的作用。
第一节 物联网的体系结构
第 10 页
物 联 网 三 层 结 构 模 型
第一节 物联网的体系结构
第 11 页
为了更好地理解各层的含义，下图对物联网三层结构做一个详细说明。
物 联 网 三 层 技 术 体 系 框 架
物联网应用
应
环境监测 智能电网 智能交通 工业控制 智能家居 ……
用
层
物联网应用支撑子层
第 31 页
02 RFID技术
1 2
RFID 系统
3
电子标签（Tag） 读写器（Reader） 天线（Antenna）
读写器
天线
计算机系统
天线
电子标签
第二节 物联网的关键技术
第 32 页
02 RFID技术
1
RFID 系统
电子标签（Tag）
电子标签芯片具有数据存储区，用于存储待识别 物品的标识信息。